EP0019645A1 - Electrically heated melting furnace for corrosive mineral matter with a sharp viscosity curve - Google Patents

Electrically heated melting furnace for corrosive mineral matter with a sharp viscosity curve Download PDF

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EP0019645A1
EP0019645A1 EP79101611A EP79101611A EP0019645A1 EP 0019645 A1 EP0019645 A1 EP 0019645A1 EP 79101611 A EP79101611 A EP 79101611A EP 79101611 A EP79101611 A EP 79101611A EP 0019645 A1 EP0019645 A1 EP 0019645A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
melt
melting furnace
outlet
ceiling
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP79101611A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Helmut Pieper
Joseph Pierre Cransveld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Eurofours SA
Original Assignee
Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Eurofours SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG, Eurofours SA filed Critical Beteiligungen Sorg GmbH and Co KG
Priority to EP79101611A priority Critical patent/EP0019645A1/en
Publication of EP0019645A1 publication Critical patent/EP0019645A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/02—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating
    • C03B5/027—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture in electric furnaces, e.g. by dielectric heating by passing an electric current between electrodes immersed in the glass bath, i.e. by direct resistance heating
    • C03B5/0275—Shaft furnaces

Definitions

  • the furnace according to the invention should be particularly well adapted to the tasks placed on it and make it possible to have a sufficiently long service life despite the aggressiveness of the melt and, despite the unfavorable viscosity-temperature conditions, to enable the desired depth of the melt bath to be set and a controlled melt discharge.
  • the furnace advantageously has a floor plan in the form of a circle or regular polygon with a high number of corners on and for setting a cooler edge zone of the furnace filling to protect the wall material, the furnace wall in the area of the melt can run obliquely outwards from below and vertically above it.
  • the upper area of the outlet has inclined and upwardly extending channels that end in a center hole of the outlet just below the surface of the melt pool.
  • the structure and the center hole are led up to the ceiling.
  • Gas or oil burners can be arranged below the outlet, the exhaust gases of which can flow upwards through the central bore.
  • hanging heating elements can be arranged in the central bore.
  • the furnace is advantageously covered by a rotating ceiling, which has openings and means to apply the batch to the melt as required, unless the support frame is rotatably arranged and thus the whole oven can be turned.
  • the ceiling is then made stationary and has radially arranged charging openings and means.
  • the electrodes can then also be arranged in the ceiling.
  • the melting tank according to the invention is essentially constructed from magnesite chrome bricks with those wall parts which come into contact with the melt or the softened batch, unless a chrome ozyd brick is used. It has been shown that these materials, provided that the temperature is not set too high, i. H. have a sufficient service life at temperatures of no more than 1350 - 1400 ° C to maintain satisfactory furnace operation. It is essential to the invention, however, that the distance between the electrodes and the walls is in any case sufficiently chosen to ensure that a cold melt or a cold glass, possibly even a crystallized phase, is formed on the wall.
  • the melting furnace is constructed in a conventional manner, ie the masonry of the furnace wall and the furnace floor is held by an external support frame made of suitable iron and steel beams.
  • the masonry is designated 1 and the scaffolding 2.
  • Within the furnace is the area of the melt 3 on which the batch 4 is placed.
  • the electrodes 5 are arranged in one or more concentric rings around the outlet, they penetrate the furnace floor or the ceiling 16 and protrude to a considerable extent into the melt.
  • the outlet itself which consists of chromium-oxide stones, can be subjected to higher thermal loads than the above-mentioned magnesite-chromium stones, which preferably consist of the furnace wall and the furnace floor.
  • the electrodes 5 used have a relatively large diameter of 60-80 mm and are provided with internal cooling, as is known per se.
  • the electrode circuit is such that electrodes of different phases are arranged next to one another, so that the main current always flows from one electrode to the one adjacent to it. This measure practically releases the energy in concentric rings around the passage to thermally relieve the outlet area.
  • the central passage In order to set the sufficiently high melting temperature of the melt, the entire free surface of the melt is covered with a batch layer. In order to prevent the proportion of unmelted material from becoming too large during withdrawal, the central passage therefore has the above-mentioned inclined channels 8, which end in the central bore 17, so that overflow of material or penetration of the batch from above is ensured is prevented.
  • the arrangement of the electrodes in two rings can influence the flow away from the center of the 3 or towards the center, if the inner electrodes are subjected to greater electrical energy, there is a higher upflow, so that surface glass is pushed away from the center of the tub. In this way, the swimming of the mixture towards the center or towards the edge can be controlled to a certain extent.
  • the temperature of the outer electrodes is lower, so that material is only melted there, while the final melting takes place in the inner electrode ring.
  • gas or oil burners 13 are arranged at the bottom of the outlet 6, which are laterally separated from the material flowing through in an opening 12 in the Refractory material sit.
  • lines 14 through which coolant flows and which keep the temperature in a predetermined range.
  • heating elements 17 are hung in the latter from above.
  • the furnace itself is closed at the top by a rotating ceiling 16. Since the outlet part protrudes through the rotating ceiling, repair or inspection of the outlet 6 can be carried out without difficulty after the melting level has been lowered be made. This part is most thermally stressed and may therefore need to be repaired or replaced most frequently.
  • the turntable 16 also has, in a known manner, as described in detail in application 78 200 395.8, means for placing the batch on the bath surface at desired locations in any quantity. These funds consist of intermediate conveyors and bunkers, from which the batch is fed through covered openings arranged in the ceiling.
  • the rotating ceiling rotates continuously about a vertical axis above the batch, so that .
  • each of the openings sweeps over a circle concentric to the axis of rotation, and due to the quantitative ratio of the batch in the various circular areas, any batch application can be made to the batch blanket.
  • any batch application can be made to the batch blanket.
  • the electrodes hang to a considerable extent into the melt, but their tips are also at a considerable distance from the bottom of the furnace in order not to place excessive thermal stress on it.
  • the electrodes cause a certain stirring effect, which facilitates the melting of the batch.
  • the supply of electrical energy to the electrodes or electrode holders can take place in the rotating ceiling 16 both via slip rings, not shown, but the supply can also be carried out by means of flexible cables, but then the rotary movement only by a certain angle z. B. 180 °. After passing through this angle, which can also be 360 0 , the rotary movement is then reversed and the ceiling moves backward. Under these circumstances, the cables can also perform the rotary movement.
  • FIG. 1 An alternative solution is shown in FIG. 1, in which the entire furnace is rotated, but the ceiling 16 is stationary.
  • the blanket 16 can also have the electrodes, but these can also be inserted at the bottom of the furnace.
  • a continuous rotation or j as described above is a movement only by a certain angle, z. B. 180 or 360 ° available.
  • flexible cables can be used, while with a continuous rotation the power supply via sliding contacts. would be done on busbars.
  • the simplest design of the furnace according to the invention in its rotatable form is achieved, however, in that the electrodes are arranged in the ceiling, which is stationary and provided with charging means in a radial arrangement.
  • the hanging heating element 17 is also stationary, while the outlet 6 rotates with the furnace.
  • This design has the advantage that all the power supply lines and the charging means are stationary while the furnace can rotate continuously.
  • the support structure is then carried by rollers or wheels that run on a round rail. The rotary movement of the furnace is achieved by means of a drive, not shown, as with a rotation of the ceiling.
  • the furnace according to the invention is also suitable for removing fly ash, especially socher, which is a danger to groundwater by remelting the fly ash in the furnace to a landfillable substance.
  • the channels 8 are not inclined, but run horizontally or flat and the batch is given up in the outer region of the ceiling, so that a certain amount of unmelted material is drawn off through the channels.
  • This batch does not need to be melted to save energy, but is melted into the molten material.
  • the difficult-to-melt components are not melted, but no batch is added around the outlet at variable distances, so that the residence time is only sufficient to melt the easily-melting components.
  • the dwell time can be adjusted by removing the batch, the components which are difficult to melt float on the melt and are sucked into the outlet with it.
  • the furnace according to the invention can therefore be used in two ways.

Abstract

Electrically heated melting furnace for corrosive minerals with steep viscosity curves, and consisting, in particular, of a mixture of fly ash and lime and also possibly sand for the production of cement, which furnace has a wall construction (1) held by a supporting structure (2) and made of refractory material which rotates around a vertical axis if the furnace roof (16) is not rotatably constructed with electrodes (5) for injecting electrical energy into the melt (3) and also means of feeding the mixture to the melt (3), the electrodes (5) projecting to an appreciable length into the melt (3) and the furnace having a horizontal projection in the form of a circle or regular polygon with a high number of corners, and a drain (6) provided with a central passage (7), which projects upwards into the melt (3) and whose upper outlet brim extends up to just under the bath surface being arranged in the centre of the bath. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrisch beheizten Schmelzofen zum Schmelzen von insbesondere aggressiven Mineralstoffen mit steiler Viskositätskurven, mit einem von einem Stützgerüst gehaltenem Mauerwerk aus feuerfestem Material und Elektroden zur Einleitung elektrischer Energie in die Schmelze und Mitteln zum Auflegen des Gemenges auf die Schmelze.The invention relates to an electrically heated melting furnace for melting in particular aggressive minerals with steep viscosity curves, with masonry made of refractory material and electrodes for introducing electrical energy into the melt and means for applying the mixture to the melt.

Es ist bereits seit langem bekannt, mineralische Stoffe und insbesondere Gläser in vollelektrisch arbeitenden Schmelzwannen zu erschmelzen. Diese als konventionell zu bezeichnenden Schmelzwannen weisen aber den Nachteil auf, daß sie aufgrund ihrer Konstruktion nicht dazu geeignet sind, hochaggressive Schmelzen zu verarbeiten und insbesondere Gemische aufzuschmelzen, die einen relativ hohen Schmelzpunkt haben und dabei noch eine relativ niedrige Leitfähigkeit und sehr steile Viskositätskurve besitzen. Unter %teiler Viskositätskurve ist zu verstehen, daß geringe Temperaturänderungen hohe Viskositätsänderungen bewirken, d. h. im Gegensatz zu herkömmlichem Glas ändern sich die Viskositätswerte bis zur Dünnflüssigkeit schon bei relativ geringen Temperaturerhöhungen. Eine weitere Schwierigkeit im Schmelzen der genannten Gemische besteht darin, daß mit rein konventioneller Schmelztechnik, d. h. mit Brennerheizung nicht gearbeitet werden kann, weil die Durchstrahlungsmöglichkeiten sehr gering sind, so daß schon bei geringen Schichtdecken von weniger als 10 cm die Strahlung weitgehend absorbiert wird, untere Schichten also nicht mehr genügend erwärmt werden können.It has long been known to melt mineral substances and in particular glasses in fully electric melting tanks. However, these melting tanks, which can be described as conventional, have the disadvantage that their design means that they are not suitable for processing highly aggressive melts and, in particular, for melting mixtures that have a relatively high melting point and still have a relatively low conductivity and very steep viscosity curve. A% partial viscosity curve is to be understood that small changes in temperature cause large changes in viscosity, i. H. in contrast to conventional glass, the viscosity values down to the thin liquid change even at relatively low temperature increases. Another difficulty in melting the mixtures mentioned is that with purely conventional melting technology, i. H. Burner heating cannot be used because the radiation possibilities are very low, so that even with small layer ceilings of less than 10 cm, the radiation is largely absorbed, so lower layers can no longer be heated sufficiently.

Es ist jetzt Aufgabe der Erfindung, eine Schmelzwanne zum Erschmelzen der vorgenannten schwer zu erschmelzenden Gemische zu schaffen, wobei insbesondere ein Ge-Der erfindungsgemäße Ofen soll dabei an die an ihn gestellten Aufgaben besonders gut angepaßt sein und es ermöglichen, trotz der Aggressivität der Schmelze eine genügend lange Lebensdauer aufzuweisen und trotz der ungünstigen Viskosität-Temperaturverhältnisse eine Einstellung der gewünschten Schmelzbadtiefe und einen geregelten Schmelzabzug zu ermöglichen. Gemische der vorgenannten Zusammensetzung, wie sie z.B. gemäß der deutschen Patentschrift 2 122 027 zu Zement weiterverarbeitet werden können, nachdem sie aufgeschmolzen wurden, gelten bisher als nicht großtechnisch schmelzbar. Es ist die besondere Aufgabe der Erfindung, einen Schmelzofen zu schaffen, der die großtechnische Schmelze wirtschaftlich ermöglicht, wobei der Ofenbetrieb so sicher sein soll, daß er auch von relativ ungeschultem Personal in Entwicklungsländern betrieben werden kann und wobei die Zusammensetzung des zu erschmelzenden Gemisches von Fall zu Fall unterschiedlich sein kann.It is now an object of the invention to provide a melting tank for melting the aforementioned difficult-to-melt mixtures, in particular a The furnace according to the invention should be particularly well adapted to the tasks placed on it and make it possible to have a sufficiently long service life despite the aggressiveness of the melt and, despite the unfavorable viscosity-temperature conditions, to enable the desired depth of the melt bath to be set and a controlled melt discharge. Mixtures of the abovementioned composition, such as can be further processed into cement, for example in accordance with German patent specification 2 122 027, after they have been melted, have hitherto been considered not to be meltable on an industrial scale. It is the particular object of the invention to provide a melting furnace which economically enables industrial melting, the furnace operation being so safe that it can also be operated by relatively untrained personnel in developing countries, and the composition of the mixture to be melted is appropriate case may be different.

Diese vorgenannte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Ofen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elektroden mit erheblicher Länge in die Schmelze ragen und in der Wannenmitte ein mit einem Mitteldurchfluß versehener Auslaß angeordnet ist, der nach oben in die Schmelze ragt und dessen Oberrand sich bis dicht unter die Badoberfläche erstreckt und das Stützgerüst auf Rollen gelagert mit dem Ofenmauerwerk um eine vertikale Achse drehbar ist, während die Decke des Ofens fest angeordnet ist und in radialer Anordnung Mittel zur Aufgabe des Gemenges aufweist.This aforementioned object is achieved according to the invention in the initially mentioned furnace in that the electrodes protrude with considerable length into the melt and in the middle of the trough there is an outlet provided with a medium flow rate, which protrudes upwards into the melt and the upper edge of which extends to just below the bath surface extends and the support frame, which is mounted on rollers, can be rotated about a vertical axis with the furnace masonry, while the ceiling of the furnace is fixedly arranged and in a radial arrangement has means for feeding the batch.

Vorteilhaft weist der Ofen einen Grundriß in Form eines Kreises oder regelmäßigen Vielecks mit hoher Eckenzahl auf und zur Einstellung einer kühleren Randzone der Ofenfüllung zur Schonung des Wandungsmaterials kann die Ofenwandung im Bereich der Schmelze von unten nach oben schräg nach außen und darüber senkrecht verlaufen.The furnace advantageously has a floor plan in the form of a circle or regular polygon with a high number of corners on and for setting a cooler edge zone of the furnace filling to protect the wall material, the furnace wall in the area of the melt can run obliquely outwards from below and vertically above it.

Um eine hohe Korrosion im Bereich des Auslasses zu vermeiden, wiest dieser in seinem oberen Bereich von außen nach innen schräg und nach oben verlaufende Kanäle auf, die oben dicht unterhalb der Schmelzbadoberfläche in einer Mittelbohrung des Auslasses enden. Der Aufbau und die Mittelbohrung sind bis in die Höhe der Decke geführt. Unterhalb des Auslasses können Gas- oder Ö1- brenner angeordnet sein, deren Abgase nach oben durch die Mittelbohrung abströmen können. Alternativ können in einer anderen Ausführungsform in der Mittelbohrung hängende Heizelemente angeordnet sein.In order to avoid high corrosion in the area of the outlet, the upper area of the outlet has inclined and upwardly extending channels that end in a center hole of the outlet just below the surface of the melt pool. The structure and the center hole are led up to the ceiling. Gas or oil burners can be arranged below the outlet, the exhaust gases of which can flow upwards through the central bore. Alternatively, in another embodiment, hanging heating elements can be arranged in the central bore.

Vorteilhaft zur Vermeidung von heißen Zonen in den Randbereichen sind die Elektroden in dem Wannenboden oder in der Decke eingesetzt und sind in mindestens zwei konzentrischen Ringen zum Auslaß mit erheblichem Abstand zu diesem und der Außenwandung angeordnet.Advantageously to avoid hot zones in the edge areas, the electrodes are inserted in the trough bottom or in the ceiling and are arranged in at least two concentric rings for the outlet at a considerable distance from this and the outer wall.

Zur Aufgabe des Gemenges in den Bereichen zwischen der Außenwandung und dem Auslaß ist der Ofen vorteilhaft von einer sich drehenden Decke abgedeckt, die Öffnungen und Mittelaufweist, um das Gemenge auf die Schmelze nach den Erfordernissen verteilt aufzugeben, falls nicht das Stützgerüst drehbar angeordnet ist und damit der ganze Ofen gedreht werden kann. Die Decke wird dann ortsfest ausgeführt und weist radial angeordnete Beschikkungsöffnungen und -mittel auf. Auch die Elektroden können dann in der Decke angeordnet sein.To abandon the batch in the areas between the outer wall and the outlet, the furnace is advantageously covered by a rotating ceiling, which has openings and means to apply the batch to the melt as required, unless the support frame is rotatably arranged and thus the whole oven can be turned. The ceiling is then made stationary and has radially arranged charging openings and means. The electrodes can then also be arranged in the ceiling.

Das Prinzip der genannten Drehdecke wird im einzelnen in der europäischen Patentanmeldung 78 200 395.8, Anmelderin Sorg GmbH & Co. KG, näher beschrieben, so daß auf eine ins Einzelne gehende Beschreibung verzichtet werden kann.The principle of the turntable mentioned is described in detail in European patent application 78 200 395.8, applicant Sorg GmbH & Co. KG, so that a detailed description is dispensed with can be.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

  • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Ofen schematisch im Vertikalschnitt,
  • Figur 2 einen schematischen Schnitt durch den Ofen gemäß Figur 1 in einer Horizontalebene und
  • Figur 3 schematisch einen Schnitt gemäß Figur 1, aber mit in der Decke angeordneten Elektroden.
An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to drawings. Show it:
  • FIG. 1 shows an oven according to the invention schematically in vertical section,
  • Figure 2 is a schematic section through the furnace of Figure 1 in a horizontal plane and
  • Figure 3 schematically shows a section according to Figure 1, but with electrodes arranged in the ceiling.

Die erfindungsgemäße Schmelzwanne wird im wesentlichen mit denjenigen Wandungsteilen, die mit der Schmelze oder dem erweichten Gemenge in Berührung kommen, aus Magnesit-Chromsteinen aufgebaut, falls nicht ein Chrom-Osyd-Stein verwendet wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Materialien bei Einhaltung einer nicht zu hoch angesetzten Temperatur, d. h. bei Temperaturen von nicht mehr als 1350 - 1400° C eine genügende Standzeit aufweisen, um einen befriedigenden Ofenbetrieb aufrecht zu erhalten. Erfindungswesentlich ist es daber aber, daß der Elektrodenabstand zu den Wänden in jedem Fall ausreichend gewählt wird, um zu gewährleisten, daß an der Wand eine kalte Schmelze bzw. ein kaltes Glas, evtl. sogar eine auskristallisierte Phase gebildet wird.The melting tank according to the invention is essentially constructed from magnesite chrome bricks with those wall parts which come into contact with the melt or the softened batch, unless a chrome ozyd brick is used. It has been shown that these materials, provided that the temperature is not set too high, i. H. have a sufficient service life at temperatures of no more than 1350 - 1400 ° C to maintain satisfactory furnace operation. It is essential to the invention, however, that the distance between the electrodes and the walls is in any case sufficiently chosen to ensure that a cold melt or a cold glass, possibly even a crystallized phase, is formed on the wall.

Im erfindungsgemäßen Zusammenhang kann die Schmelze auch als.Glas bezeichnet werden, da ein sehr hoher Glasanteil des erschmolzenen Gemenges vorliegt.In the context of the invention, the melt can also be referred to as glass, since there is a very high proportion of glass in the melted batch.

Der Vorgang des Ausbildens einer kühlen Zone an den Wandungen und oberhalb des Ofenbodens wird dadurch unterstützt, daß mit Hilfe der Decke und der Drehbewegung entweder des Ofens oder der Decke das weitaus meiste Material an der äußeren Peripherie aufgegeben wird, so daß, wenn es zum Erweichen im Randbereich kommt, das darüberliegende Material sofort nachdrückt und dieser Bereich wieder mit ungeschmolzenem Material gefüllt wird.The process of forming a cool zone on the walls and above the furnace floor is supported by the fact that with the help of the ceiling and the rotary movement of either the furnace or the ceiling, most of it Material is abandoned on the outer periphery, so that when it comes to softening in the edge area, the overlying material immediately presses and this area is filled with unmelted material again.

Aufgrund der steilen Viskositätskurve der Schmelze ist zum Auslaß des Glases in der Wannenmitte ein Turm aus Chrom-Oxyd-Steinen eingesetzt, welcher aus Einzelblöcken aufgebaut und danach aufgebohrt worden ist. Der Turm bzw. Auslaß 6 weist neben dem mittleren, vertikal verlaufenden Mitteldurchlaß 7 eine Anzahl von schräg aussen nach oben innen verlaufenden Kanälen 8 auf, die in der Mittelbohrung enden.Due to the steep viscosity curve of the melt, a tower made of chrome-oxide stones is used for the outlet of the glass in the middle of the tub, which tower was built up from individual blocks and then drilled out. In addition to the central, vertically running central passage 7, the tower or outlet 6 has a number of channels 8, which run obliquely outwards and upwards inwards and which end in the central bore.

Auf diese Weise wird verhindert, daß etwa ungeschmolzenes Material mit der Schmelze aus der Gemengedecke abgezogen wird. Erfindungsgemäß kann aber eine gewisse Menge ungeschmolzenem Materials, etwa bis max. 5 % mit der Schmelze abgezogen werden; bei flacher Anordnung der Kanäle kann auch ungeschnolzenes Material mit abgezogen werden. Der erfindungsgemäße Schmelzofen ist in konventioneller Weise aufgebaut, d. h. das Mauerwerk der Ofenwandung und des Ofenbodens wird von einem äußeren Stützgerüst aus geeigneten Eisen- und Stahlträgern gehalten. Das Mauerwerk wird dabei mit 1 und das Stützgerüst mit 2 bezeichnet. Innerhalb des Ofens liegt der Bereich der Schmelze 3 vor, auf welchen das Gemenge 4 aufgelegt wird. Die Elektroden 5 sind in einem oder mehreren konzentrischen Ringen rings um den Auslaß angeordnet, sie durchstoßen den Ofenboden oder die Decke 16 und ragen im erheblichem Umfang in die Schmelze hinein. Da bei den Elektroden der Bereich der höchsten Energiedichte an ihren Spitzen vorliegt, wird damit gewährleistet, daß die meiste Energie in den Bereichen fern von dem Ofenboden und den Materialien der Wandung und des Auslasses freigesetzt wird, daß also die notwendige hohe Schmelztemperatur hier erreicht wird und die Wandmaterialien noch genügend thermisch abgeschirmt sind. Das Gemenge bzw. die Schmelze bilden also eine Schutzschicht mit nach außen sinkender Temperatur, so daß die Wandtemperatur die zulässigen Werte nirgendwo überschreitet. Der Auslaß selbst, der aus Chrom-Oxyd-Steinen besteht, kann dabei thermisch höher belastet werden als die genannten Magnesit-Chrom-Steine, aus denen vorzugsweise die Ofenwand und der Ofenboden bestehen.This prevents any unmelted material from being pulled out of the batch blanket with the melt. According to the invention, however, a certain amount of unmelted material, for example up to max. 5% are withdrawn with the melt; If the ducts are arranged flatly, unground material can also be removed. The melting furnace according to the invention is constructed in a conventional manner, ie the masonry of the furnace wall and the furnace floor is held by an external support frame made of suitable iron and steel beams. The masonry is designated 1 and the scaffolding 2. Within the furnace is the area of the melt 3 on which the batch 4 is placed. The electrodes 5 are arranged in one or more concentric rings around the outlet, they penetrate the furnace floor or the ceiling 16 and protrude to a considerable extent into the melt. Since the area of the highest energy density is present at the tips of the electrodes, this ensures that most of the energy is released in the areas far from the furnace bottom and the materials of the wall and the outlet, that is to say the necessary one high melting temperature is reached here and the wall materials are still sufficiently thermally shielded. The batch or the melt thus form a protective layer with an outwardly falling temperature, so that the wall temperature never exceeds the permissible values. The outlet itself, which consists of chromium-oxide stones, can be subjected to higher thermal loads than the above-mentioned magnesite-chromium stones, which preferably consist of the furnace wall and the furnace floor.

Die eingesetzten Elektroden 5 weisen einen relativ großen Durchmesser von 60 - 80 mm auf und sind mit einer Innenkühlung versehen, wie sie ansich bekannt ist. Die Elektrodenschaltung ist dabei so, daß nebeneinander Elektroden verschiedener Phasen angeordnet sind, so daß der Hauptstromfluß immer von einer Elektrode zu der dieser benachbarten erfolgt. Durch diese Maßnahme wird die Energie praktisch in konzentrischen Ringen rings um den Durchlaß frei, um den Auslaßbereich thermisch zu entlasten.The electrodes 5 used have a relatively large diameter of 60-80 mm and are provided with internal cooling, as is known per se. The electrode circuit is such that electrodes of different phases are arranged next to one another, so that the main current always flows from one electrode to the one adjacent to it. This measure practically releases the energy in concentric rings around the passage to thermally relieve the outlet area.

Um die genügend hohe Schmelztemperatur der Schmelze einzustellen, ist die gesamte freie Oberfläche der Schmelze mit einer Gemengeschicht bedeckt. Um zu verhindern, daß der Anteil des nicht geschmolzenen Materials beim Abzug zu groß wird, weist daher der Mitteldurchlaß die genannten schrägen Kanäle 8 auf, die in der Mittelbohrung 17 enden, so daß ein überströmen von Material bzw. ein Eindringen des Gemenges von oben sicher verhindert wird.In order to set the sufficiently high melting temperature of the melt, the entire free surface of the melt is covered with a batch layer. In order to prevent the proportion of unmelted material from becoming too large during withdrawal, the central passage therefore has the above-mentioned inclined channels 8, which end in the central bore 17, so that overflow of material or penetration of the batch from above is ensured is prevented.

Über die schrägen Kanäle gelangt jetzt ausschließlich geschmolzenes Material aus dem Schmelzbereich in den Auslaß 6 und durch den Unterrand des Mitteldurchlasses 7 regelt sich der Glasstand bzw. Schmelzenstand in dem Ofen automatisch, ohne daß ein Speiser und eine Glasstandsanzeige notwendig würden. Über den freiliegenden Überlauf läuft vielmehr so viel geschmolzenes Material ab, wie an Gemenge eingelegt wird. Die Badtiefe der Wanne ist dabei so groß, daß am Boden wie an den wanden eine kalte Phase, evtl. eine Auskristallisierung des Materials zur Einstellung einer Isolationsschicht stattfindet.Now only molten material from the melting area reaches the outlet 6 via the oblique channels and through the lower edge of the central passage 7 the glass level or melt level in the furnace regulates itself automatically without the need for a feeder and a glass level indicator. About the free Rather, the overflow runs off as much molten material as is added to the batch. The bath depth of the tub is so great that a cold phase takes place on the floor as well as on the walls, possibly a crystallization of the material to set an insulation layer.

Durch die Anordnung der Elektroden in zwei Ringen kann die Strömung von 3er Mitte weg oder zur MItte hin beeinflußt werden, falls die inneren Elektroden stärker mit elektrischer Energie beaufschlagt werden, ergibt es dort eine stärkere Aufströmung, so daß Oberflächenglas vom Zentrum der Wanne fortgedrückt wird. Dadurch läßt sich in gewisser Weise das Schwimmen des Gemenges zur Mitte hin oder zum Rand hin steuern.The arrangement of the electrodes in two rings can influence the flow away from the center of the 3 or towards the center, if the inner electrodes are subjected to greater electrical energy, there is a higher upflow, so that surface glass is pushed away from the center of the tub. In this way, the swimming of the mixture towards the center or towards the edge can be controlled to a certain extent.

Weiterhin kann dadurch erreicht werden, daß bei den äußeren Elektroden die Temperatur niedriger liegt, so daß Material dort nur angeschmolzen wird, während bei dem inneren Elektrodenring die endgültige Aufschmelzung erfolgt.Furthermore, it can be achieved that the temperature of the outer electrodes is lower, so that material is only melted there, while the final melting takes place in the inner electrode ring.

Um in dem Mitteldurchlaß 7 die für das Ausströmen des geschmolzenen Gemenges erforderliche Temperatur einstellen zu können, ohne daß der Auslaß 6 überhitzt, sind unten in dem Auslaß 6 Gas- oder ölbrenner 13 angeordnet, die seitlich von dem durchfließenden Material in einer öffnung 12 in dem Feuerfestmaterial sitzen. In dem Auslaß 6 sind weiterhin mit Kühlmittel durchflossene Leitungen 14 vorhanden, die die Temperatur auf einem vorgegebenen Bereich halten. In einer weiteren Ausgestaltung des Auslasses werden Heizelemente 17 von oben in diesen gehängt.In order to be able to set the temperature required for the outflow of the molten mixture in the central passage 7 without the outlet 6 overheating, gas or oil burners 13 are arranged at the bottom of the outlet 6, which are laterally separated from the material flowing through in an opening 12 in the Refractory material sit. In the outlet 6 there are also lines 14 through which coolant flows and which keep the temperature in a predetermined range. In a further embodiment of the outlet, heating elements 17 are hung in the latter from above.

Der Ofen selbst wird nach oben von einer Drehdecke 16 abgeschlossen. Da der Auslaufteil durch die Drehdecke ragt, kann nach Absenken des Schmelzpegels eine Reparatur oder Inspektion des Auslasses 6 ohne Schwierigkeiten vorgenommen werden. Dieser Teil ist thermisch am meisten belastet und wird daher ggf. am häufigsten zu reparieren oder auszuwechseln sein. Die Drehdecke 16 weist im übrigen in bekannter Weise, wie dies z.B. in der Anmeldung 78 200 395.8 im Detail beschrieben ist, Mittel zum Auflegen des Gemenges auf die Badoberfläche an gewünschten Stellen in beliebiger Menge auf. Diese Mittel bestehen aus Zwischenförderern und Bunkern, aus denen durch in der Decke angeordnete, abgedeckte öffnungen das Gemenge aufgegeben wird. Die Drehdecke dreht sich kontinuierlich um eine vertikale Achse oberhalb des Gemenges, so daß.jede der öffnungen einen zur Drehachse konzentrischen Kreis überstreicht und durch das Mengenverhältnis des Gemenges in den verschiedenen Kreisbereichen kann eine beliebige Gemengeaufgabe auf die Gemengedecke erfolgen. Hinsichtlich der Einzelheiten wird ausdrücklich auf die genannte europäische Patentanmeldung verwiesen.The furnace itself is closed at the top by a rotating ceiling 16. Since the outlet part protrudes through the rotating ceiling, repair or inspection of the outlet 6 can be carried out without difficulty after the melting level has been lowered be made. This part is most thermally stressed and may therefore need to be repaired or replaced most frequently. The turntable 16 also has, in a known manner, as described in detail in application 78 200 395.8, means for placing the batch on the bath surface at desired locations in any quantity. These funds consist of intermediate conveyors and bunkers, from which the batch is fed through covered openings arranged in the ceiling. The rotating ceiling rotates continuously about a vertical axis above the batch, so that . each of the openings sweeps over a circle concentric to the axis of rotation, and due to the quantitative ratio of the batch in the various circular areas, any batch application can be made to the batch blanket. With regard to the details, reference is expressly made to the European patent application mentioned.

Gemäß Figur 3 sind in die Drehdecke weiterhin die Elektroden 5 eingesetzt, die von oben in das Schmelzbad hineinhängen und über die in bekannter Weise die Schmelzenergie zugeführt wird. Die Elektroden hängen dabei in erheblichem Maße in die Schmelze hinein, ihre Spitzen weisen aber ebenfalls einen erheblichen Abstand von dem Ofenboden auf, um diesen thermisch nicht in zu großem Maße zu belasten. Die Elektroden bewirken dabei eine gewisse Rührwirkung, welche das Aufschmelzen des Gemenges erleichtert. Die Zuführung der elektrischen Energie zu den Elektroden bzw. Elektrodenhaltern kann bei der sich drehenden Decke 16 sowohl über nicht gezeigte Schleifringe erfolgen, die Zuführung kann aber auch mittels flexibler Kabel durchgeführt werden, wobei dann allerdings die Drehbewegung nur um einen bestimmten Winkel z. B. 180° erfolgt. Nach Durchlaufen dieses Winkels, der auch 3600 betragen kann, wird die Drehbewegung dann umgesteuert und die Decke bewegt sich rückwärts. Die Kabel können die Drehbewegung unter diesen Umständen mit vollziehen.According to FIG. 3, the electrodes 5, which hang from above into the weld pool and via which the melt energy is supplied in a known manner, are also inserted into the rotating ceiling. The electrodes hang to a considerable extent into the melt, but their tips are also at a considerable distance from the bottom of the furnace in order not to place excessive thermal stress on it. The electrodes cause a certain stirring effect, which facilitates the melting of the batch. The supply of electrical energy to the electrodes or electrode holders can take place in the rotating ceiling 16 both via slip rings, not shown, but the supply can also be carried out by means of flexible cables, but then the rotary movement only by a certain angle z. B. 180 °. After passing through this angle, which can also be 360 0 , the rotary movement is then reversed and the ceiling moves backward. Under these circumstances, the cables can also perform the rotary movement.

Eine alternative Lösung ist in der Figur 1 dargestellt, wobei der gesamte Ofen gedreht wird, die Decke 16 aber ortsfest ist. Die Decke 16 kann in diesem Fall ebenfalls die Elektroden aufweisen, diese können aber auch unten in dem Ofen eingesetzt sein. Je nach Art der Zuführung der elektrischen Energie zu den Elektroden wird dabei eine kontinuierliche Drehung durchgeführt bzw. wie bereits vorstehend beschriebenjist eine Bewegung nur um einen bestimmten Winkel, z. B. 180 oder 360° vorhanden. Bei der Vor- und Zurückdrehung des Ofens können dabei wiederum flexible Kabel verwendet werden, während bei einer kontinuierlichen Drehbewegung die Stromzuführung über Schleifkontakte . an Stromschienen erfolgen würde. Die einfachste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ofens in seiner drehbaren Form wird aber dadurch erreicht, daß die Elektroden in der ortsfest und mit Beschickungsmitteln in radialer Anordnung versehenen Decke angeordnet sind. In diesem Fall ist auch das hängende Heizelement 17 ortsfest, während sich der Auslaß 6 mit dem Ofen mitdreht. Diese Ausbildung weist den Vorteil auf, daß sämtliche Stromzuführungen und die Beschickungsmittel stehen, während sich der Ofen kontinuierlich drehen kann. Das Stützgerüst wird dann in diesem Fall von Rollen oder Rädern getragen, die auf einer runden Schiene umlaufen. Die Drehbewegung des Ofens wird dabei wie bei einer Drehung der Decke durch nicht gezeigte Antriebsmittel erreicht.An alternative solution is shown in FIG. 1, in which the entire furnace is rotated, but the ceiling 16 is stationary. In this case, the blanket 16 can also have the electrodes, but these can also be inserted at the bottom of the furnace. Depending on the nature of the supply of electric power to the electrodes is carried out a continuous rotation or j as described above is a movement only by a certain angle, z. B. 180 or 360 ° available. When turning the furnace back and forth, flexible cables can be used, while with a continuous rotation the power supply via sliding contacts. would be done on busbars. The simplest design of the furnace according to the invention in its rotatable form is achieved, however, in that the electrodes are arranged in the ceiling, which is stationary and provided with charging means in a radial arrangement. In this case, the hanging heating element 17 is also stationary, while the outlet 6 rotates with the furnace. This design has the advantage that all the power supply lines and the charging means are stationary while the furnace can rotate continuously. In this case, the support structure is then carried by rollers or wheels that run on a round rail. The rotary movement of the furnace is achieved by means of a drive, not shown, as with a rotation of the ceiling.

Mit dem erfindungsgemäßen Ofen wird erstmalig die Möglichkeit eröffnet, auch sehr schwer zu schmelzende Gemische, die hoch aggressiv sind und sehr steile Viskositätskurven aufweisen, in wirtschaftlicher Weise zu schmelzen. Damit wird eine Möglichkeit gegeben, das Grundmaterial zur Weiterverarbeitung zu Zement aus Flugasche, Kalk und evtl. Sand zu schaffen bzw. Flugasche zu einem nicht Grundwasser gefährdenden Deponat umzuschmelzen.With the furnace according to the invention, the possibility is opened for the first time of melting even difficult-to-melt mixtures, which are highly aggressive and have very steep viscosity curves, in an economical manner. This gives a way to To create basic material for further processing into cement from fly ash, lime and possibly sand or to melt fly ash into a landfill that does not endanger groundwater.

Der erfindungsgemäße Ofen eignet sich auch zur Beseitigung von Flugasche, speziell socher, die Grundwasser gefährdend ist, indem die Flugasche in dem Ofen zu einem deponablem Stoff umgeschmolzen wird.The furnace according to the invention is also suitable for removing fly ash, especially socher, which is a danger to groundwater by remelting the fly ash in the furnace to a landfillable substance.

Zu diesem Zweck sind die Kanäle 8 nicht geneigt, sondern verlaufen waagerecht oder flach und das Gemenge wird im äußeren Bereich der Decke aufgegeben, so daß durch die Kanäle eine gewisse Menge ungeschmolzenen Materials mit abgezogen wird. Dieses Gemenge braucht energiesparend dann nicht aufgeschmolzen werden, wird aber in die geschmolzenen Materialanteile eingeschmolzen. Bei der genannten flachen bis waagerechten Kanallage werden die schwer schmelzenden Bestandteile nicht geschmolzen, dafür wird rings um den Auslaß in variabler Entfernung kein Gemenge aufgegeben, so daß die Verweilzeit nur zum Schmelzen der leicht schmelzenden Bestandteile ausreicht. Die Verweilzeit ist über die Entfernung der Gemengeaufgabe einstellbar, wobei die schwer schmelzenden Bestandteile auf der Schmelze schwimmen und mit dieser in den Auslaß eingesogen werden.For this purpose, the channels 8 are not inclined, but run horizontally or flat and the batch is given up in the outer region of the ceiling, so that a certain amount of unmelted material is drawn off through the channels. This batch does not need to be melted to save energy, but is melted into the molten material. With the flat to horizontal channel position mentioned, the difficult-to-melt components are not melted, but no batch is added around the outlet at variable distances, so that the residence time is only sufficient to melt the easily-melting components. The dwell time can be adjusted by removing the batch, the components which are difficult to melt float on the melt and are sucked into the outlet with it.

Der erfindungsgemäße Ofen ist also in doppelter Weise einsetzbar.The furnace according to the invention can therefore be used in two ways.

Claims (12)

1. Elektrisch beheizter Schmelzofen zum Schmelzen von insbesondere aggressiven Mineralstoffen mit steilen Viskositätskurven, mit einem von einem Stützgerüst gehaltenem Mauerwerk aus feuerfestem Material und Elektroden zur Einleitung von elektrischer Energie in die Schmelze und Mitteln zum Auflegen des Gemenges auf die Schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) mit erheblicher Länge in die Schmelze (3) ragen, in der Wannenmitte ein mit einem Mitteldurchlaß (7) versehener Auslaß (6) angeordnet ist, der nach oben durch die Schmelze (3) ragt und dessen Auslaufoberkante sich bis dicht unter die Badeoberfläche erstreckt und das Stützgerüst (2) auf Rollen gelagert mit dem Ofenmauerwerk um eine vertikale Achse drehbar ist, während die Decke des Ofens fest angeordnet ist und in radialer Anordnung Mittel zur Aufgabe des Gemenges aufweist.1. Electrically heated melting furnace for melting particularly aggressive minerals with steep viscosity curves, with a masonry made of refractory material and electrodes for introducing electrical energy into the melt and means for placing the mixture on the melt, characterized in that the Electrodes (5) protrude with considerable length into the melt (3), in the middle of the tub there is an outlet (6) provided with a central passage (7), which protrudes upwards through the melt (3) and the upper edge of which runs down to just below the bathing surface extends and the support frame (2), which is mounted on rollers, can be rotated with the furnace masonry about a vertical axis, while the ceiling of the furnace is fixed and has a radial arrangement with means for feeding the batch. 2. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen einen Grundriß in Form eines Kreises oder regelmäßigen Vielecks mit hoher Eckenzahl aufweist und die Ofenwandungen im Bereich der Schmelze von unten nach oben schräg nach außen und darüber senkrecht verlaufen.2. Melting furnace according to claim 1, characterized in that the furnace has a plan in the form of a circle or regular polygon with a high number of corners and the furnace walls in the melt region run obliquely outwards from below and vertically above them. 3. Schmelzofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (6) in seinem oberen Bereich von außen nach innen schräg nach oben verlaufende Kanäle (8) aufweist, die oben dicht unterhalb der Badoberfläche in den Mitteldurchlaß (7) münden.3. melting furnace according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the outlet (6) in its upper region has channels (8) which run obliquely upwards from the outside inwards and which open into the center passage (7) just below the surface of the bath. 4. Schmelzofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf mit der Mittelbohrung bis . über die Ofendecke hinausragt.4. Melting furnace according to claim 3, characterized in that the outlet with the central bore up. protrudes beyond the furnace ceiling. 5. Schmelzofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf eine Öffnung (11) aufweist, durch welche hängende Heizelemente (17) bis zum unteren Auslaufende hindurch geführt sind.5. Melting furnace according to claim 4, characterized in that the outlet has an opening (11) through which hanging heating elements (17) are guided through to the lower outlet end. 6. Schmelzofen nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch kühlmitteldurchflossene Leitungen (14) innerhalb des Auslasses (6).6. melting furnace according to claim 1 to 5, characterized by coolant-flowing lines (14) within the outlet (6). 7. Schmelzofen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) durch den Wannenboden ragen und in mindestens zwei konzentrischen Ringen zum Auslaß (6) mit erheblichem Abstand zu diesem und der Außenwandung angeordnet sind.7. melting furnace according to claim 1 to 6, characterized in that the electrodes (5) protrude through the trough bottom and are arranged in at least two concentric rings to the outlet (6) at a considerable distance from this and the outer wall. 8. Schmelzofen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) die Decke (16) durchdringen und von oben in die Schmelze eingeführt sind.8. Melting furnace according to claim 1 to 6, characterized in that the electrodes (5) penetrate the ceiling (16) and are introduced into the melt from above. 9. Schmelzofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß durch eine öffnung der Decke (16) ragt.9. Melting furnace according to claim 8, characterized in that the outlet protrudes through an opening in the ceiling (16). 10. Schmelzofen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) die ortsfest angeordnete Decke (16) durchdringen, die Decke (16) in radialer Anordnung Mittel zur Aufgabe des Gemenges auf die Schmelze aufweist und der Ofenkörper mit samt seinem Stützgerüst (2) auf Rollen oder Rädern verdrehbar ist.10. Melting furnace according to claim 1 to 7, characterized in that the electrodes (5) penetrate the fixed ceiling (16), the ceiling (16) in a radial arrangement means for has the mixture on the melt and the furnace body with its supporting frame (2) can be rotated on rollers or wheels. 11. Schmelzofen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützgerüst (2) ortsfest ist und die Decke mit den Elektroden und den Gemengebindungsmitteln gedreht wird.11. Melting furnace according to claim 8, characterized in that the supporting frame (2) is stationary and the ceiling is rotated with the electrodes and the batching agent. 12. Schmelzofen nach Anspruch 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (8) des Auslasses (6) waagerecht verlaufen.und die Mittel zur Aufgabe des Gemenges auf der Decke (16) an deren äußeren Peripherie angeordnet sind.12. Melting furnace according to claims 1-11, characterized in that the channels (8) of the outlet (6) run horizontally. And the means for feeding the batch on the ceiling (16) are arranged on the outer periphery thereof.
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Inventor name: CRANSVELD, JOSEPH PIERRE

Inventor name: PIEPER, HELMUT